法国核燃料循环后端 方案设想 - china.areva.com Offer/2nd Back End... · 燃料制造...
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Caroline DREVON 阿海珐公司(AREVA)，后端事业部 Michel PAYS 法国电力公司(EDF)，燃料循环部 Bernard BOULLIS 法国原子能与可替代能源委员会(CEA)，核能部 中法核燃料循环后端研讨会 –共同打造先进的后端产业 2015年11月5日，北京 法国核燃料循环后端 方案设想
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Caroline DREVON
阿海珐公司(AREVA)，后端事业部
Michel PAYS
法国电力公司(EDF)，燃料循环部
Bernard BOULLIS
法国原子能与可替代能源委员会(CEA)，核能部
中法核燃料循环后端研讨会 –共同打造先进的后端产业
2015年11月5日，北京
法国核燃料循环后端方案设想
燃料制造
铀浓缩
开采与矿冶
再循环
核废物 裂变产物与 次锕系元素
约50吨
UOX乏燃料 1000吨
(UOX 1000吨)
(MOX 120吨)
钚 约10吨
回收铀(RU) 约940吨
MOX乏燃料 约120吨
铀转化
贫化 RU 860吨
贫化铀7000吨
REU乏燃料 约80吨 轻水堆
法国燃料循环原理 (按年计算，大约数量)
(REU 80吨)
天然铀 8000吨
未来核能系统: 第四代技术的要求
1 – 安全
2 – 成本效益
3 – 可持续性：
- 保护自然资源
- 废物最少化
- 防止核扩散
... 以及公众接受度
资源节约 乏燃料管理
现行的再循环战略： 自然资源节约和乏燃料管理
回收有价值的核材料（铀和钚）用于
再循环
当前法国约15%的核电来自再循环材料
至2015年累积节约: 25000 吨
有价值的材料，不作为废物，可供将来使用
Unat annual savings (%)
Unat a
nnual s
avi
ngs
(%)
再循环使中间贮存减少了19000吨
累积率是现在的1/6
UOX乏燃料：
2015年 “国家存量清单”, ANDRA
现行的再循环战略：
2013年 : 12000吨（基本稳定）
MOX乏燃料 ：
2013年：1500吨 （增速为120吨/年）
2035年：4000吨 （约250吨钚）
REU乏燃料：
2013年：420吨
2035年：1800吨
贫化铀：
2013年：290 000吨
2035年：450 000吨
钚在快堆中燃烧有利于钚的 裂变 , 便于其进行多次再循环
铀和钚在快中子堆中进行系统性再循环,
便于核材料和废物的长期管理, 可避免钚存量的增加, 提供大幅度提高铀资源利用率的途径
www.cea.fr
为什么选择快中子堆?
2020 2040 2060 2080 2020 2040 2060 2080
从UOX中提取的钚 同位素 从MOX中提取的钚同位素
238 2.48 3.8
239 53.3 39.9
240 24.8 31.1
241 12.1 13.4
242 7.3 11.8
钚在轻水堆中的再循环
钚的多次再循环
Pu24
2
Pu
24
0 P
u2
41
16%
14%
12%
10%
4 %
8 %
6 %
2 %
0 %
10%
4 %
9%
8%
7%
6 %
5%
3%
2 %
0%
1%
2020 2040 2060 2080
Pu UOX 2020
Pu 100% MOX8,7
Pu UOX 2020
Pu 100% MOX8,7
Pu UOX 2020
Pu 100% MOX8,7
2020 2040 2060 2080
2020 2040 2060 2080
4,5%
4,0%
3,5%
Pu23
8
3,0%
2,5%
2,0%
1,5%
1,0%
0,5%
0,0%
Pu23
9
45%
40%
65%
60%
55%
50%
35%
30%
Pu UOX 2020
Pu 100% MOX8,7
36%
34%
32%
30%
28%
26%
24%
22%
20%
Pu UOX 2020
Pu 100% MOX8,7
钚储存于 MOX乏燃料中 用于启动快堆部署
当前法国的燃料循环 (轻水堆)
从现行的燃料循环…
到快堆燃料循环
哪种过渡方案
当前法国的燃料循环 (轻水堆)
快堆部署： 先前的观点
(?)
约60 GWe
延寿
现有核电机组
快堆
轻水堆
# 2040
2020 2050
钚 钚
快堆-MOX 轻水堆-MOX
天然铀
轻水堆-UOX
现行方案研究
快堆部署：
第一阶段：回收轻水堆中的MOX乏燃料
需要少数快堆(3 – 5 GWe?)
轻水堆MOX乏燃料量稳定
约60 GWe
现有核
电机组
轻水堆
1
快堆MOX乏燃料
2020 2050
轻水堆-MOX 快堆-MOX 轻水堆-UOX 钚
钚 钚
快堆部署：
现行方案研究
第二阶段：回收快堆MOX
需要更多快堆(约20 Gwe)
钚的多次再循环
钚量稳定
天然铀
快堆MOX乏燃料
约60 GWe
现有核
电机组
轻水堆
1
2
钚
2020 2050
现行方案研究
快堆部署：
3 快堆MOX
钚
3
钚 轻水堆-MOX 快堆-MOX
钚 钚 2
1
约60 GWe
现有核
电机组
轻水堆
快堆
第三阶段：只用MOX燃料
不需要天然铀
需要更多快堆 (约大于40 GWe)
现行方案研究
快堆部署：
EDF-AREVA-CEA 联合研究
3
2
1
约60 GWe
2029 ASTRID
示范堆
现有核
电机组
# 2050
轻水堆
第一阶段：回收轻水堆中的MOX乏燃料
需要少数快堆(3 – 5 GWe?)
轻水堆MOX乏燃料量稳定
第二阶段：快堆MOX多次再循环
需要更多快堆( 约20 GWe)
钚量稳定
第三阶段：只用MOX燃料
不需要天然铀
需要更多快堆(约大于40 GWe)
快堆
现行方案研究
快堆部署：
EDF-AREVA-CEA联合研究
3
2
1
约60GWe
UP2 -UP3
UOX再循环
现有核
电机组
轻水堆
UP4 轻水堆-MOX再循环
快堆-MOX制造
UP5 快堆-MOX再循环
快堆
乏燃料量
(吨/年)
天然铀消耗
(吨/年)
钚净产量 (吨/年)
快堆占比 (GWe %)
不同燃料循环绩效评估
+ 1000
UOX
开式循环
+ 10.5
8000
0
(1) 核材料
一次再循环 轻水堆
+ 160
MOX+REU
+ 7.5
0 %
6500
两次再循环
轻水堆–(快堆)
+ 100
快堆+REU
6000
5%
+ 7
稳定
多次再循环
轻水堆–快堆
2500
40%
0
(吨/年)
多次再循环
不需要铀
快堆
稳定
100%
0
0
CEA于2015年7月向法国政府作的报告
(AREVA-EDF-CEA方案研究，420 TWh/year)
不同燃料循环绩效评估
开式循环
轻水堆
(2) 处置标记
处置标记
(高放废物场地)
一次再循环
轻水堆
高放废物
两次再循环
轻水堆-快堆
多次再循环
快堆
多次再循环 所有超铀元素--快堆
中放废物
高放废物标
记 (m2/TWh)
490 150 170 170 20 乏燃料潜在附加
0
120 0 0 180
标记 (m2/TWh)
总体潜在 标记
490
20 330 290 170 (m2/TWh)
CEA于2015年7月向法国政府作的报告
(AREVA-EDF-CEA方案研究, 420 TWh/year)
(来自ANDRA-CEA早前研究中高放长寿命乏燃料标记预估)
- 技术已成熟，商业规模可用
- 得益于重要研发成果 (研究和工业机构)
- 效益显著：
- 节约自然资源
- 优化最终废物管理
- 控制钚存量
> 向越来越多的可持续系统迈出第一步
- “逐步推进”法,
- 使用第四代快堆渐进式部署
(可使钚全部燃烧,天然铀使用大幅度增加,长寿期元素嬗变...)
结论
> 当前的后处理和再循环：
